● 摘要
运动目标的检测及跟踪技术，对于侦察机器人实现战场侦察、反恐监控和危险环境搜救等任务具有重要的研究意义。结合国防科工委“十一五”计划基础研究项目“模块化机器人技术研究”，对微小型侦察机器人的运动目标检测与跟踪系统进行了深入的研究。1. 结合侦察机器人模块化、可拆卸、能越障的要求，将机器人分为移动底盘和运动目标跟踪系统两部分，进行了微小型侦察机器人的总体设计，移动底盘采用了三角式的履带结构，进行了移动底盘控制系统设计。2. 针对运动目标检测困难、目标分割效果差的问题，采用改进的背景消减法，基于时间轴中值滤波方法进行了背景模型重建，有效分割出了运动目标；以目标形心位置及面积作为特征，进行目标的判断，提高了运动目标的检测精度。3. 针对运动目标跟踪过程中实时性差和跟踪精度低的问题，采用改进的CamShift跟踪算法，提高了跟踪运动目标的实时性；针对传统CamShift算法中跟踪窗宽自动缩小导致目标丢失的问题，采用自适应初始跟踪窗口选择法及波门跟踪法，降低了目标丢失概率，提高了目标跟踪准确性；采用Kalman预测算法对候选目标的初始位置进行预测，提高了运动目标的跟踪速度。4. 研制了运动目标跟踪系统，基于DSP图像处理系统，实现了运动目标的检测及跟踪功能；进行了运动控制系统的软硬件开发，提高了跟踪系统的伺服性能。5. 通过侦察机器人运动过程中的目标跟踪实验，验证了本文提出的改进的背景消减法、改进的Cam Shift跟踪算法和Kalman预测算法的可行性和有效性。